Все о растениях биология кратко. Основные отделы растений. Особенности строения и жизнедеятельности. Отдел семенные растения

Лист

Лист — это та «волшебная фабрика», где под действием солнечных лучей происходит превращение, которому могли бы позавидовать средневековые алхимики. Из неорганических веществ (воды, углекислого газа) растение создаёт вещества органические. Помимо этого лист дышит, испаряет воду.

Каждый лист можно сравнить с чутким прибором. Он прекрасно чувствует небольшие изменения освещённости. Пока солнце движется по небосклону, черешки листьев непрерывно «работают», поворачивая каждый лист так, чтобы на него падало как можно больше света. Если комнатное растение развернуть от света, то на следующий день можно будет увидеть, что все его листья дружно «повернулись обратно». Впрочем, иногда лист начинает избегать чрезмерного освещения. У эвкалиптов, например, в разгар дневной жары листья поворачиваются «ребром» к свету.

Листья «стараются» не затенять друг друга. Это хорошо можно видеть у плюща, который при небольшом количестве листьев может покрывать стену

сплошным «зелёным ковром». Такое расположение листьев называется листовой мозаикой.

Ощущают листья и гравитацию (всемирное тяготение). Причём, как неожиданно выяснили учёные, в первую очередь они ориентируются именно на силу тяжести, а не на свет. Когда растения выращивали «вверх ногами» (точнее, корнями) и освещали тоже снизу, листья всё равно поворачивались вверх. Видимо, в природе растения не сталкивались со случаями, когда свет падал бы снизу!

Природа немало потрудилась, создавая существующее разнообразие форм листьев. Учёные различают простые и сложные листья. Сложный лист состоит из нескольких листочков на общем черешке (например, у клевера, конского каштана). Главное отличие его от простого — не в сильной рассечённости, а в том, что каждый листочек может опасть отдельно. Листья могут превращаться в колючки (у барбариса), усики (у гороха), ловчие аппараты (об этом рассказано в статье «Хищные растения»).

На каждом листе видны многочисленные жилки (раньше их называли «нервами»). Но ничего общего с нервами животных у них нет. Это «трубопровод» листа, по которому он сообщается со всем растением. Каков срок жизни листа? У листопадных растений — около полугода. Но и у вечнозелёных растений срок жизни листьев не так уж велик. У сосны лист (хвоинка) в среднем живёт 2 года, у лавра — 4 года, у ели — до 12 лет. Только у вельвичии удивительной (см. ст. «Голосеменные») два её единственных листа живут несколько столетий.

Очиток едкий (семейство толстявковых): листья сильно утолщены, за что растение получило в народе название «заячья капуста».

Молочай страшный: листья видоизменились в колючки.

Расположение листьев: очерёдное, супротивное, мутовчатое.

Сколько листьев может быть на одном дереве? Ботаники знают ответ и на этот вопрос. Например, на старом дубе растёт около четверти миллиона листьев, а на кипарисе — 50 млн. хвоинок.

Корень

Между корнями и листьями существует «разделение труда». Листья обеспечивают всё растение органическими веществами, а корни снабжают его водой и минеральными солями. Корень закрепляет растение в почве, помогает ему противостоять ветрам и бурям. В поисках воды и минеральных солей он проникает в толщу земли, порой на большую глубину. Например, корень верблюжьей колючки, растущей в пустынях Средней Азии, уходит на глубину до 15 м, достигая грунтовых вод. А рекорд проникновения в глубь земли принадлежит корням инжира (120 м) и вяза (110 м).

Слова о том, что корень ищет в почве необходимые вещества, — не преувеличение. Посадите в бедную почву по кругу диаметром до метра какие-нибудь семена. В центр положите комок навоза. Когда растения хорошо разовьются, раскопайте землю возле круга. Вы увидите, что все растения протянули свои корни к лежащему в центре комку и густо оплели его ими.

Растёт корень чаще всего прямо вниз.

Корень верблюжьей колючки порой уходит в глубину на 15 м.

Растения с мочковатой (1) и стержневой (2) корневыми системами.

Дыхательные корни мангрового дерева

Как он чувствует силу тяжести? Учёные выяснили, что главную роль в этом играет корневой чехлик. (Чехлик, как колпачок, защищает от повреждений растущую верхушку корня.)

Ещё Чарлз Дарвин обратил внимание на то, что корень, лишённый чехлика, «теряет ориентацию» в пространстве и начинает расти «куда попало». Дарвин назвал такой корень «обезглавленным». Он сделал интересное наблюдение: если положить растение набок, «обезглавить» корень, а затем вернуть растение в прежнее положение, то корень будет как бы «по памяти» расти под прямым углом (т. е. параллельно поверхности земли). Дарвин даже сравнил такое растение с животным, у которого очень медленно движутся импульсы по нервам. Предположим, говорил он, что, лёжа на земле, такое животное решило подняться, после чего было обезглавлено. И вот через несколько часов, когда импульс дошёл по назначению, лишённое головы животное поднялось с земли.

В клетках чехлика под микроскопом заметны крупные зёрна (т. е. крупинки) крахмала. Есть предположение, что эти зёрна играют такую же роль, как «ушные камешки» у животных (об органах равновесия см. ст. «Органы чувств»), своим давлением указывая направление действия силы тяжести. Любопытно и то, что в полной невесомости высшие растения, как правило, погибают.

Воду и минеральные соли — пищу растения — корень впитывает через корневые волоски. Корневые волоски — мощное орудие всасывания. Каждый из них состоит всего из одной клетки и очень мал (хотя «пушок» из корневых волосков можно увидеть невооружённым глазом). Проводя опыт, биологи измерили длину всех корней одного растения ржи. Она оказалась равной 623 км, а с корневыми волосками — 11 тыс. км! (Правда, надо сказать, что в полевых, а не оранжерейных условиях общая длина всех корней примерно в десять раз меньше указанной.)

Известны случаи, когда стебли прорастали через затвердевший асфальт, который нельзя было пробить даже кайлом. Но корни ещё сильнее. Они могут «прогрызать» насквозь даже самый твёрдый камень, проникая сперва в ничтожные трещины, а затем шаг за шагом разрушая его. Понятно, что даже самая твёрдая почва для них — тем более не преграда.

Некоторые растения, например сосну обыкновенную, можно встретить на песках, на голых гранитных скалах, на болотах. Корни у неё в каждом случае разные. На песках у неё будет глубокий стержневой корень, доходящий до грунтовых вод. А на болоте — какой смысл забираться вглубь? Влаги и так хватает. Здесь корни сосны будут ветвиться в верхних слоях почвы.

Ботаники выделяют два основных типа корневых систем. Стержневые корни (как у петрушки) — прекрасная опора. А мочковатая корневая система (как у злаков) зато охватывает больший объём почвы.

Корнеплоды (свёкла, репа, морковь и др.) — это видоизменённые корни. Есть и более необычные разновидности корней. Например, дыхательные корни. Корню, как и другим частям растения, нужно дышать, а в болотном иле, где идёт брожение, кислорода почти нет. Если у речки, протекающей сквозь болото, растут ивы, то в воде у берегов речки часто видна настоящая щётка корней красного цвета, торчащих вверх. Они впитывают кислород из проточной воды и снабжают им корни ивы, погружённые в ил.

Ботаника - это область биологии, изучающая растения. В эту группу входят автотрофы, эукариоты и другие организмы, в том числе многоклеточные, которые производят свои собственные продукты питания. Царство растений - это огромное разнообразие видов. Наука о растениях занимается изучением видов, а также экологии, анатомии и физиологии растений.

Что изучает ботаника?

Ботаника - это раздел науки о растениях. Одна из древнейших естественных занимается изучением обмена веществ и функции организмов, так называемой физиологией растений, а также процессов роста, развития и размножения.

Наука о растениях отвечает за изучение наследственности (генетика растений), приспособления к окружающей среде, экологии, географического распространения. Среди разновидностей стоит упомянуть геоботанику, фитогеографию и палеонтологию (изучение окаменелостей).

История ботаники

Ботаника - это раздел науки о растениях. Как науку ботанику стали рассматривать, начиная с периода европейского колониализма, хотя человеческий интерес к растениям уходит своими корнями гораздо дальше. Область исследования охватывала растения и деревья на своей земле, а также экзотические образцы, привезенные во время многочисленных путешествий. А в древности волей-неволей приходилось изучать те или иные растения. Еще на заре времен люди пытались выявить лечебные свойства растений, их вегетационный период.

Фрукты и овощи были жизненно важны для социального развития всего человечества. Когда еще не было науки в современном понимании этого слова, человечество исследовало растения в рамках сельскохозяйственной революции.

Такие видные деятели Древней Греции и Рима, как Аристотель, Теофраст и Диоскорид, среди прочих важнейших наук продвинули на новый уровень и ботанику. Теофраста даже называют отцом ботаники, благодаря которому были написаны два основополагающих труда, которые использовались на протяжении 1500 лет и продолжают применяться по сей день.

Как и во многих науках, в эпоху Возрождения и Реформации и на заре Просвещения наметился значительный прорыв в изучении ботаники. Микроскоп изобрели в конце 16-го века, что позволило изучать растения как никогда раньше, включая мелкие детали, такие как фитолиты и пыльца. Стали расширяться знания не только о самих растениях, но также об их размножении, обменных процессах и других аспектах, которые до тех пор были закрыты для человечества.

Группы растений

1. Самыми простыми растениями считаются все мохообразные, они небольшие, не имеют стеблей, листьев и корней. Мхи предпочитают места с повышенной влажностью и постоянно нуждаются в воде для воспроизводства.

2. Все сосудистые споровые растения, в отличие от мхов, имеют сосуды, проводящие сок, а также листья, стебель и корень. Эти растения также находятся в сильной зависимости от воды. В качестве представителей можно назвать, например, папоротники и хвощи.

3. Все семенные являются более сложными растениями, обладающими таким важным эволюционным преимуществом, как семена. Это чрезвычайно важно, поскольку гарантирует защиту эмбриона и обеспечение его пищей. Различают голосеменные (сосна) и покрытосеменные (кокосовые пальмы).

Экология растений

Экология растений отличается от ботаники, ее предметом изучения является то, как растения взаимодействуют с окружающей средой и реагируют на экологические и климатические изменения. Человеческая популяция постоянно увеличивается, и требуется все больше земли, поэтому особо остро стоит вопрос об охране природных ресурсов и бережном к ним отношении.

Экология растений признает одиннадцать основных типов среды, в которой возможна жизнь растений:

• тропические леса,
• леса умеренного пояса,
• хвойные леса,
• тропические саванны,
• луга умеренной зоны (равнины),
• пустыни и засушливые экосистемы,
• средиземноморские регионы,
• наземные и водно-болотные угодья,
• экология пресноводных, прибрежных или морских участков и тундры.

У каждого типа есть свой экологический профиль и сбалансированный растительный и животный мир, и то, как они взаимодействуют, важно для понимания их эволюции.

Биология: раздел ботаника

Ботаника - наука о строении, жизнедеятельности, распространении и происхождении растений, она исследует, систематизирует и классифицирует все эти характеристики, а также географическое распространение, эволюцию и экологию флоры. Ботаника - это раздел науки о всем многообразии растительного мира, который включает в себя множество ответвлений. Например, палеоботаника изучает или окаменевшие экземпляры, извлеченные из геологических слоев. Предметом изучения являются также окаменелые водоросли, бактерии, грибы и лишайники. Понимание в прошлом имеет основополагающее значение для современности. Эта наука может даже пролить свет на характер и масштабность видов растений времен Ледникового периода.

Археоботаника является функциональной в плане изучения распространения земледелия, осушения болот и так далее. Ботаника (биология растений) проводит исследования на всех уровнях, в том числе экосистемы, сообщества, виды, особи, ткани, клетки и молекулы (генетика, биохимия). Биологи исследуют многие виды растений, включая водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и цветковые (семенные) растения, в том числе дикорастущие и культурные.

Ботаника - это раздел науки о растениях и растениеводстве. 20-й век считается золотым веком биологии, так как благодаря новым технологиям эту науку можно исследовать на совершенно новом уровне. Продвинутые предоставляют новейшие инструменты для исследования как растений, так и других живых организмов, населяющих планету Земля.

Одно из главных отличий растений от животных и грибов - способность создавать органиче­ские вещества из неорганических с помощью солнечного света (процесс фотосинтеза).

Подцарство: Низшие растения

Тело низших растений (слоевище, или таллом) не разделено на истинные листья, стебель и корень, хотя может иметь их внешние подобия. Отделы (тип) :

Подцарство: Высшие растения

У высших растений тело разделяется на настоящие листья, стебель и корень. Отделы (тип):

1. Моховидные, мхи, бриофиты
   Наиболее примитив­ные из числа наземных растений. Встречаются в основном во влажных, затенённых местах. Мхи распространены во всех климатических поя­сах. У мхов нет настоящих проводящих тканей, вода и минеральные вещества поглощаются всей поверхностью тела. Высота не более 20 см. Большинство мхов - многолетние растения, встречаются группами (подушками, куртинками). Мохообразные - единственные наземные растения, у которых преобладает половое (гаплоидное) поколение - гаметофит. Бесполое поколение (спорофит) у мхов представлено спорогоном, который прикреплён к гаметофиту и питается за его счёт.
2. Папоротникообразные (споровые)
   В основном наземные травянистые растения, встречаются также водные и древовидные формы. Предпочитают влажные и затенённые места.
3. Голосеменные
   Голосеменные растения - древняя группа семенных растений, появившаяся в конце девона, около 370 млн. лет назад.

   Деревянистые растения.
   Главное отличие от покрытосеменных (цветковых) - отсутствие цветков и плодов, а также сосудов и древесных волокон в стебле.
   Семена лежат «голо», то есть не скрыты в завязи.
   Голосеменные включают более 1 000 видов.

4. Покрытосеменные, цветковые
   Наиболее высокоорганизованные наземные растения, травы, кус­тарники и деревья.
   Основные отличительные признаки - наличие цветка и плода .
   Семена скрыты (покрыты) в завязи, из которой образуется плод.
   В стебле имеются сосуды и древесные волокна.
   В настоящее время цветковые являются преобладающей формой наземной растительности
   (описано свыше 250 тысяч видов).

   Класс:

   1. Двудольные
      
      • зародыш семени имеет две семядоли,
      • жилкование листьев - сетчатое,
      • имеется центральный стержневой корень,
      • количество лепестков и других частей цветка обычно кратно 4 или 5.
      В классе Двудольные описано 6 подклассов, 128 порядков, 418 семейств, приблизительно 10 000 родов и около 199 000 видов растений.
   2. Однодольные
      Типичные отличительные признаки:
      • зародыш семени имеет одну семядолю,
      • жилкование листьев - параллельное или дуговое,
      • корневая система - мочковатая,
      • число частей цветка кратно 3.
      В класс однодольных растений включаются 5 подклассов, 37 порядков, около 125 семейств, более 3000 родов и около 59 000 видов.

   Наиболее крупные по числу видов семейства цветковых растений:
   • Астровые, или Сложноцветные (Asteraceae, Compositae) - 27773 видов в составе 1765 родов;
   • Орхидные (Orchidaceae) - 27135 видов в составе 925 родов;
   • Бобовые (Fabaceae, Leguminosae) - 23535 видов в составе 917 родов.

Строение и жизнедеятельность водорослей.

Водоросли - это фотосинтезирующие автотрофные эукариотические организмы.

Насчитывается около 30 тыс. видов различных водорослей. Выделяют отделы Зелёные, Красные, Бурые водоросли и др. Водоросли бывают одноклеточные, многоклеточные и колониальные .
Тело многоклеточных водорослей (таллом ) состоит из сходных клеток и не разделено на органы и ткани. Формы таллома очень разнообразны: монадная, амебоидная, нитчатая, пластинчатая и др. Хлоропласты водорослей называются хроматофорами. У многих подвижных водорослей имеется светочувствительный глазок (стигма ), благодаря чему эти водоросли обладают фототаксисом - способностью к движению по направлению к свету.
Водоросли обитают главным образом в воде, однако большое число видов поселяются на суше во влажных местах обитания (на поверхности почвы, камнях, коре деревьев).
Размножение водорослей. Водоросли могут размножаться бесполым и половым путём. К бесполому относится вегетативное размножение (деление таллома на части у многоклеточных, деление клеток надвое у одноклеточных, распадение колоний у колониальных форм) и спорообразование (образование в спорангиях подвижных или неподвижных спор). Половое размножение заключается в формировании гамет и их последующем слиянии с образованием зиготы, а также просто слиянии двух одноклеточных водорослей друг с другом, либо посредством конъюгации. При половом размножении в жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит, бурых - спорофит.
Зелёные водоросли распространены преимущественно в пресных водах (около 13 тыс. видов). Помимо водной среды некоторые виды обитают на поверхности почвы и т. д., а также вступают в симбиотические отношения с грибами. Отличительные особенности: 1) содержание в хлоропластах хлорофилла а и b , преобладающих над другими пигментами; 2) основным запасающим продуктом является крахмал ; 3) клеточная стенка образована целлюлозой. Зелёные водоросли бывают одноклеточные (хламидомонада, хлорелла), многоклеточные (улотрикс, спирогира) и колониальные (волвокс).
Красные водоросли распространены преимущественно в тёплых водах морей и океанов (около 4 тыс. видов). Почти все красные водоросли многоклеточные. Отличительные особенности: 1) содержание в хлоропластах хлорофилла а и d , а также пигментов от ярко-красной до почти чёрной окраски, что позволяет им воспринимать солнечные лучи той части спектра, которые проникают глубже в толщу воды; 2) основным запасающим продуктом является багрянковый крахмал , близкий по строению к гликогену; 3) подвижные стадии в жизненном цикле отсутствуют. К красным водорослям относятся порфира, бангия, немалион и др.
Бурые водоросли распространены преимущественно в умеренных или холодных водах морей и океанов (около 1,5 тыс. видов). Все бурые водоросли многоклеточные. Отличительные особенности:1) содержание в хлоропластах хлорофилла а и c и других пигментов; 2) основным запасающим продуктом является ламинарин ; 3) в жизненном цикле присутствуют подвижные стадии. К бурым водорослям относятся ламинария (морская капуста), фукус, саргассум, макроцистис и др.
Значение водорослей. Водоросли являются важным компонентом водного сообщества. В водах мирового океана водоросли являются основными продуцентами органических веществ. Кроме того, они выделяют кислород, необходимый для дыхания животным и растениям. Водоросли, обитающие на поверхности почвы, участвуют в почвообразовании. Водоросли сыграли огромную роль в истории Земли, обогатив атмосферу кислородом. Широко используются водоросли и человеком: в пищу и на корм скоту (богаты витаминами, солями йода и брома), для получения агар-агара и других веществ и т. д.

Подцарство высшие растения

Споровые растения

Отдел Моховидные

Моховидные произошли от водорослей и представляют собой эволюционный тупик. Отдел Моховидные включает около 25 тыс. видов. Обычно размеры мхов от 1 мм до 60 см. Одни мхи представляют собой таллом, другие имеют стебель и листья. Моховидные не имеют корней. Некоторые из них имеют одно- или многоклеточные ризоиды, которыми они прикрепляются к грунту и поглощают воду и минеральные вещества.
В жизненном цикле мхов гаплоидный гаметофит преобладает над диплоидным спорофитом. Это отличает их от остальных высших растений. Гаметофит развивается из гаплоидной споры. У разных видов мхов гаметофит может быть однополым (двудомным) или двуполым (однодомным). На гаметофите в органах полового размножения (гаметангиях ) образуются подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Мужские половые органы называются антеридии, женские - архегонии . Оплодотворение происходит в присутствии капельно-жидкой влаги. Из оплодотворённой зиготы развивается коробочка со спорами.
Таким образом, взрослое растение мха - половое поколение (гаметофит), а коробочка со спорами - бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения не разделены, а представляют одно растение. Также мхам свойственно и вегетативное размножение. Наиболее крупный класс моховидных - Листостебельные мхи . Различают зелёные мхи (кукушкин лён) и сфагновые (белые) мхи (сфагнум).
Зелёные мхи. Представитель - кукушкин лён , многолетнее растение высотой до 20 см. Широко распространён в еловых лесах, на болотах. Гаметофиты кукушкиного льна раздельнополы (двудомны), имеют прямостоячие неветвистые стебли с острыми листьями и ризоиды. На верхушках мужских и женских гаметофитов формируются антеридии и архегонии. Во время дождя или росы двужгутиковые сперматозоиды проникают к яйцеклеткам и сливаются с ними. После оплодотворения на женских растениях образуется диплоидный спорофит - коробочка на длинной ножке. Внутри коробочки формируется спорангий с гаплоидными спорами. Попадая в почву, спора прорастает в зелёную ветвящуюся нить - протонему , похожую на зелёную водоросль. Часть протонемы углубляется в почву, теряет хлорофилл и превращается в ризоиды; а из наземной части протонемы образуется стебель мха с листьями.
Сфагновые (белые) мхи . Представитель - сфагнум , играет важную роль в формировании и жизни болот. Сфагнум беловато-зеленого цвета, так как содержит большое количество воздухоносных клеток, имеет ветвистые стебельки, усаженные мелкими листьями, и не имеет ризоидов. Поглощение воды осуществляется всей поверхностью. Сфагновые мхи растут верхней частью побегов, а нижняя часть отмирает. В результате образуются залежи торфа. Процесс торфообразования происходит благодаря застойному переувлажнению, отсутствию кислорода и созданию мхами кислой среды.
Значение . Мхам принадлежит важная роль в природе: как накопители влаги они участвуют в регулировании водного баланса лесов и соседних территорий.
Человеком торф используется в качестве топлива, как термоизолятор, в сельском хозяйстве в качестве удобрения, в химической промышленности для получения парафина, фенола, аммиака, уксусной кислоты, метанола, красителей и других веществ, в медицине при грязелечении, а также может быть использован как бактерицидный перевязочный материал, так как обладает антисептическим действием.

Отдел Плауновидные

Плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные - древние группы высших растений. Они произошли от псилофитов (риниофитов), которые, в свою очередь, произошли от зелёных водорослей и первыми заселили сушу. Их расцвет пришёлся на каменноугольный период, после чего многие виды вымерли.
Плауновидные - это травянистые, многолетние растения, встречающиеся в сыроватых хвойных и смешанных лесах. В настоящее время насчитывается около 1 тыс. видов. Они имеют стелющийся стебель с множеством веток, покрытых мелкими тёмно-зелёными листьями, укреплённый в почве с помощью придаточных корней. Верхушечные побеги заканчиваются спороносными колосками.
Из споры образуются мелкие заростки (2–3 мм), которые развиваются под землей, через 15–20 лет на них образуются архегонии и антеридии. В них формируются многожгутиковые сперматозоиды, которые в присутствии воды оплодотворяют яйцеклетки, и из диплоидной зиготы развивается новое растение. Кроме того, плауновидные могут размножаться вегетативно (частями стебля).
Значение . Плауны растут очень медленно и подлежат охране. Животными не поедаются. Используются в медицине (некоторые содержат яд, сходный по действию с кураре, другие используются как присыпка, третьи - для лечения алкоголизма).

Отдел Хвощевидные

Хвощевидные - это многолетние травянистые растения, обитают на влажной кислой почве в сырых лесах, на болотах, влажных полях и лугах. В настоящее время насчитывается всего около 20 видов. Имеют хорошо развитое корневище с клубнями. Побеги состоят из члеников (междоузлий). В клеточных стенках накапливается кремнезём, который выполняет механическую и защитную роль. На верхушках побегов расположены спороносные колоски.
Весной на корневищах отрастают розоватые спороносные побеги со спороносными колосками, на которых образуются гаплоидные споры. Из них вырастают мужские и женские (более крупные) заростки. Оплодотворение осуществляется в жидкой среде. Из диплоидной зиготы развивается спорофит.
Значение. Хвощи несъедобны для животных, являются сорняками пастбищ и полей. Хвощ полевой применяют в медицине как мочегонное средство.

Отдел Папоротниковидные

Папоротники - многолетние, чаще травянистые растения лесов умеренной зоны (орляк), водоёмов (сальвиния) или древовидные, лиановые, эпифитные обитатели влажных тропиков. В настоящее время насчитывается около 10 тыс. видов.
Спорофит папоротников разделён на корень, стебель и лист. Корни придаточные, отходящие от корневища. Стебли развиты плохо, и листва по массе и размерам преобладает над стеблем. На нижней части листа развиваются спорангии.
Из споры развивается заросток - небольшая многоклеточная пластинка зелёного цвета и с ризоидами (самостоятельное растение). На заростке формируются антеридии (мужские половые органы) и архегонии (женские половые органы). Заростки одних видов двуполые, других - однополые. В антеридиях образуются сперматозоиды, в архегониях - яйцеклетки. Для их слияния необходимо наличие воды. После оплодотворения из зиготы развивается растение папоротника. Таким образом, заросток - половое поколение (гаметофит), а взрослое растение папоротника - бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения разделены. Также папоротникам свойственно и вегетативное размножение (например, отделением корневища).
Значение. Роль древних папоротников, а также хвощей и плаунов состояла в образовании залежей каменного угля и насыщении атмосферы кислородом. Некоторые виды современных папоротников употребляются в пищу, используются в медицине (глистогонные средства) или как декоративные растения.

Семенные растения

Рассмотренные выше споровые растения имеют два общих свойства:

1. Для осуществления полового процесса им необходима капельно-жидкая влага, что ограничивает их распространение.
2. Образующиеся споры мелкие, содержат мало питательных веществ и имеют слабую жизнеспособность. Это же относится к развитию из зиготы зародыша споровых растений.

Более прогрессивными с эволюционной точки зрения являются семенные растения. Им для оплодотворения не требуется вода, а семя (единица расселения семенных растений) содержит запас питательных веществ. Семя представляет собой маленький спорофит с корешком, почечкой и зародышевыми листьями - семядолями. В нём содержится запас питательных веществ, необходимый для первоначального этапа развития.
Взрослые семенные растения - спорофиты . Они образуют два типа спор: мужские (микроспоры) и женские (мегаспоры). Микроспоры продуцируются в мужских шишках (у голосеменных) или в пыльниках (у цветковых). Внутри пыльцевого зерна микроспора делится, и возникает мужской гаметофит , в котором образуются мужские гаметы . Мужские гаметы, формирующиеся внутри микроспоры, как правило, лишены жгутиков, не способны активно двигаться и называются спермиями. Мегаспоры образуются в семязачатках женских шишек или завязи. Единственная зрелая женская спора остаётся в семязачатке, здесь из неё развивается женский гаметофит (зародышевый мешок), где и образуется яйцеклетка . Таким образом, гаметофиты у семенных растений крайне редуцированы, и весь цикл их развития протекает на спорофите.
К семенным растениям относятся голосеменные (размножаются семенами, но не образуют плодов) и покрытосеменные (семена заключены в плоды).

Отдел Голосеменные

В отделе Голосеменные выделяют 6 классов: Семенные папоротники, Саговниковые, Беннеттитовые, Гнетовые, Гинкговые, Хвойные. Из них семенные папоротники и беннеттитовые полностью вымерли. Наиболее широко голосеменные были распространены в конце палеозойской и в мезозойскую эру. Ныне живущих голосеменных около 720 видов. Голосеменные представлены исключительно древесными формами: деревьями, кустарниками, лианами.
И в природе, и в жизни человека второе место после цветковых занимают хвойные. Их насчитывается около 560 видов. К ним относятся сосна, ель, лиственница, пихта, кедр, кипарис, можжевельник и др.
Строение. Хвойные имеют стержневую корневую систему. Часто содержат микоризу. Древесина на 90–95% образована прочной проводящей тканью. Среди хвойных есть листопадные виды и вечнозелёные. У листопадных видов (лиственница) листья плоские и мягкие. У вечнозелёных (большинство хвойных) листья игольчатой формы и жёсткие. Устьица глубоко погружены в ткань листа, что уменьшает испарение воды. Хвоя содержит витамин С и выделяет фитонциды.
Размножение. Рассмотрим размножение хвойных на примере сосны. Сосна - однодомное (обоеполое растение). На верхушках молодых побегов образуются красноватые женские шишки . Шишка состоит из оси, на которой расположены чешуи, а на каждой чешуе находятся два семязачатка . У основания молодых побегов сосны расположены группы зеленовато-жёлтых мужских шишек . В них формируется пыльца . Каждая пылинка снабжена двумя воздушными мешками. Созревшая пыльца с помощью ветра попадает на семязачатки женских шишек, после чего их чешуи плотно смыкаются и склеиваются смолой. Пылинка остаётся лежать внутри семязачатка до весны следующего года. От опыления до оплодотворения проходит 12–14 месяцев. Пыльца прорастает, из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка, а из генеративной - два спермия. Один сливается с яйцеклеткой, а второй погибает. Из зиготы развивается зародыш с запасом питательных веществ, из покрова семязачатка образуется кожура семени. После созревания семян чешуйки шишки расходятся, и семена высыпаются.
Значение. Наиболее широко хвойные распространены в умеренной зоне северного полушария, где они образуют тайгу. Человек использует хвойные как строительный материал, сырье для целлюлозно-бумажной промышленности, топливо, как источник получения смол, эфирных масел, лекарственных средств и т. д. Древесина лиственницы отличается устойчивостью к гниению. Секвойя и мамонтово дерево - представители кипарисовых - обладают ценной древесиной («красное дерево»). Некоторые секвойи достигают высоты более 100 м и возраста 3–4 тыс. лет. Представители саговниковых используются человеком в пищу («хлебное дерево»).

Отдел Покрытосеменные (Цветковые)

Покрытосеменные - эволюционно наиболее молодая и самая многочисленная группа растений. Отдел включает около 250 тыс. видов. Покрытосеменные произрастают во всех климатических зонах, составляют основную массу растительного вещества биосферы и являются важнейшими производителями (продуцентами) органики на суше.
Доминирующая роль цветковых обусловлена рядом прогрессивных особенностей:

1. Появление цветка - органа, совмещающего функции бесполого размножения (образование спор) и полового (формирование семени).
2. Образование в составе цветка завязи , заключающей в себе семязачатки (семяпочки) и предохраняющей их от неблагоприятных воздействий среды.
3. Формирование из завязи плода : семена находятся внутри плода, и поэтому защищены (покрыты) околоплодником. Кроме того, плод позволяет использовать различных агентов для распространения семян (насекомых, птиц, летучих мышей, а также потоки воздуха и воды).
4. Двойное оплодотворение , в результате которого образуется диплоидный зародыш и триплоидный (а не гаплоидный, как у голосеменных) эндосперм.
5. Максимальная редукция гаметофита . Мужской гаметофит - пыльцевое зерно - состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной, которая делится, образуя два спермия. Женский гаметофит состоит из восьми клеток зародышевого мешка, одна из которых становится яйцеклеткой.
6. Размножение и семенами , и вегетативными органами.
7. Усложнение и высокая степень дифференциации органов и тканей. В частности, наиболее совершенная проводящая система : ксилема представлена сосудами, а не трахеидами, во флоэме ситовидные трубки имеют членистое строение, появляются клетки-спутники.
8. Быстрое протекание процессов роста и развития у однолетних форм.
9. Большое разнообразие жизненных форм : деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники, многолетние травы, однолетние травы и т. д.
10. Могут образовывать сложные многоярусные сообщества благодаря большому разнообразию жизненных форм.

Значение покрытосеменных в жизни человека трудно переоценить. Практически все культурные растения принадлежат к этому отделу. Древесина покрытосеменных используется в промышленности, строительстве, производстве бумаги, мебели и т. д. Многие цветковые растения используются в медицине.
Систематика. Отдел Покрытосеменные (Цветковые) делят на два класса: Двудольные и Однодольные. Однодольные произошли от двудольных и являются менее многочисленными. Двудольные отличают от однодольных по ряду признаков. По каждому из признаков существует множество исключений. Единственный абсолютный признак - строение зародыша.

Сравнительная характеристика основных классов покрытосеменных

Признак	Двудольные	Однодольные
Строение зародыша	Зародыш обычно имеет две семядоли; зародыш симметричный - почечка занимает верхушечное положение, а семядоли располагаются по бокам зародыша; семядоли обычно прорастают надземно	Зародыш с одной семядолей; зародыш асимметричный - семядоля занимает верхушечное положение, а почечка находится сбоку; семядоля обычно прорастает подземно
Строение листа	Жилкование обычно сетчатое, реже перистое или дуговое; листья обычно черешковые, опадающие	Жилкование обычно параллельное или дуговое; листья обычно сидячие, неопадающие
Корневая система	Обычно стержневая	Обычно мочковатая
Особенности роста	Имеется камбий: характерен вторичный рост	Камбий, как правило, отсутствует: вторичный рост не характерен
Жизненные формы	Древесные, полудревесные и травянистые формы	Травы. Иногда вторичные древесные формы (пальмы)
Цветки	Обычно пятичленные, реже четырёхчленные	Обычно трехчленные, реже четырёхчленные, но никогда не пятичленные

Классы цветковых делят на семейства главным образом на основании строения цветка и плода. При этом используют формулу цветка.
Класс Двудольные включает семейства Крестоцветные, Маревые, Тыквенные, Бобовые, Розоцветные, Паслёновые, Сложноцветные.
Класс Однодольные включает семейства Злаковые, Лилейные.

Название семейства	Число видов	Жизненные формы	Строение цветка	Плод	Другие особенности	Культурные растения	Дикорастущие растения
Класс Двудольные
Крестоцветные (капустные)	3 тыс. видов	В основном травы, реже кустарники и кустарнички	Ч 4 Л 4 Т 4 П 1 . Соцветие: кисть	Стручок или стру- чочек	Листья очередные, у многих образуют прикорневую розетку. Хорошие медоносы. Содержат масла (горчица, рапс)	Капуста, редька, репа, горчица, рапс	Сурепка, пастушья сумка, вечерница (ночная фиалка)
Бобовые	17 тыс. видов	Травы, полукустарники, кустарники, деревья	Ч (5) Л 1+2+(2) Т (9)+1 П 1 . Лепестки: парус, 2 весла, лодочка (из двух сросшихся лепестков). Соцветия: кисть, головка	Боб	Листья сложные. На корнях клубеньковые бактерии. Семена богаты белком	Фасоль, горох, бобы, соя, чечевица, арахис	Люцерна, клевер, чина, донник, солодка
Розоцветные	3 тыс. видов	Травы, полукустарники, деревья	Ч 5 Л 5 Т оо П 1 или Ч 5 Л 5 Т оо П оо. Соцветия: кисть, зонтик и др.	Костянка, яблоко, орешек	Большое разнообразие плодов, которые богаты витаминами, сахарами, органическими кислотами	Вишня, слива, абрикос, яблоня, груша, клубника, малина	Шиповник, черёмуха, лапчатка
Пасленовые	2 тыс. видов	В основном травы, реже полукустарники и кустарники	Ч (5) Л (5) Т 5 П 1 . Соцветия: завиток, двойной завиток	Ягода, коробочка	Листья простые: цельные или рассечённые, без прилистников. Некоторые растения содержат ядовитые вещества	Картофель, томаты, баклажаны	Белена, дурман, белладонна
Сложноцветные	20 тыс. видов	Большинство - травы, в тропиках есть кустарники и деревья	Л (5) Т (5) П 1 . Чашечка представлена хохолком волосков. Соцветие: корзинка	Семянка	Листья простые без прилистников	Подсолнечник, салат латук, топинамбур, цикорий, астры, георгины	Одуванчик, ромашка, мать-и-мачеха, пижма, тысячелистник
Класс Однодольные
Лилейные	2 тыс. видов	Травы	О (3)+3 Т 3+3 П 1 . Соцветие: кисть	Коробочка, ягода	Листья ланцевидной формы с параллельным жилкованием, собраны в прикорневую розетку. Стебель видоизменён и представлен луковицей	Тюльпан, лилии. Лук, чеснок и некоторые другие виды в настоящее время относят к особому семейству Луковые	Ландыш, алоэ
Злаковые	12 тыс. видов	Травы	О (2)+2 Т 3 П 1 .	Зерновка	Листья цельные с параллельным жилкованием, в основном влагалищные. Стебель полый внутри (соломина). Рост стеблей вставочный - в результате деления клеток в основании каждого междоузлия	Пшеница, рис, ячмень, кукуруза, овёс, просо, сорго, сахарный тростник	Ковыль, пырей, мятлик

Царства живой природы. Каждый человек соприкасается с живой природой - органическим миром. Это различные растения, животные, грибы, бактерии. Да и сами люди - представители органического мира.

Особенности живой природы и ее разнообразие изучает наука биология (от греч. биос - "жизнь", логос - "учение").

Термин "биология" стал использоваться во всем мире как название науки о живой природе после того, как он появился в 1802 г. в трудах французского ученого Жана Батиста Ламарка.

Первые живые организмы появились на Земле очень давно, более 3,5 млрд лет назад. Они имели простое строение и представляли собой одиночные маленькие клетки. Позднее возникли более сложные одноклеточные, а затем и многоклеточные организмы. С тех пор их потомки достигли огромного разнообразия. Среди них есть и крупные, и микроскопически малые организмы: всевозможные животные, растения, грибы, бактерии и вирусы. Все живые существа очень различаются по своим свойствам. Вот почему всех их делят на большие группы, которые ученые называют царствами.

Царство очень большая группа организмов, обладающих сходными признаками строения, питания и жизни в природе. Современная наука выделяет несколько царств живых организмов: Животные, Растения, Грибы, Бактерии, Вирусы и др.

В данном курсе вы будете изучать царства: Растения, Бактерии, Грибы.

Чтобы сохранить живую природу во всем ее многообразии, нужно знать, как устроены разные организмы и как они взаимосвязаны в природе, в каких условиях живут и развиваются представители всех царств, как распространены они по земной поверхности, какую роль играют в природе, в чем их ценность для людей и по каким признакам они различаются между собой. Для этого надо изучать биологию.

Царство растений. Знакомство с наукой биологией в школе начинается с изучения царства растений .

Всюду можно видеть разнообразие растений. Они встречаются по всему земному шару: на суше, в воде, лесах, болотах, на лугах, в степях, садах, парках. У растений много общих признаков: почти все они ведут неподвижный образ жизни, имеют хлорофилл и способны на свету образовывать органические вещества. Именно поэтому они принадлежат к одному царству живой природы - царству растений.

Наука, изучающая царство растений, называется ботаникой (от греч. ботане - "трава", "растение").

Ботаника занимает особое положение в истории развития знаний о природе. С древнейших времен наши люди многое знали о свойствах растений, использовали их для еды, получения текстильных тканей, постройки и обогрева жилищ, изготовления оружия, орудий труда, музыкальных инструментов, красителей, ядов, лекарств и многого другого.

Люди каменного века не только собирали растения, но и выращивали некоторые из них около своих обиталищ. В бронзовом веке, примерно 10-12 тыс. лет назад, когда зародилось земледелие, появились и первые культурные растения.

Культурные растения: 1 - огурец; 2- морковь; 3 - пшеница; 4 - анютины глазки; 5 - земляника садовая (клубника); 6- овес; 7 - ананас

Культурными растениями называют растения, выращиваемые человеком для удовлетворения своих потребностей. Они очень разнообразны, их многочисленные сорта созданы человеком, но все они происходят от дикорастущих растений.

Дикорастущие растения: 1 - одуванчик; 2 - боярышник; 3 - сурепка; 4 - земляника; 5 - клевер; 6- медуница; 7- кислица

Это растения, которые растут, развиваются и расселяются без помощи человека.

Теофраст (ок. 372-287 гг. до н. э.) - один из первых ботаников древности; жил в Афинах

Изучение растений. Начало изучению растений заложил в III в. до н. э. древнегреческий ученый Теофраст. Свои наблюдения он объединил с практическими знаниями об использовании растений, накопленными земледельцами и лекарями, с суждениями ученых о растительном мире и создал первую систему ботанических понятий. Поэтому в истории науки Теофраста называют отцом ботаники. Его настоящее имя - Тиртамос (Тиртам), а имя Теофраст, т.е. "божественный оратор", дал ему его учитель Аристотель за выдающийся дар красноречия.

История ботаники показывает, как наука зародилась из обобщения практических знаний человека по возделыванию растений и использованию их для различных целей, а также из наблюдений ученых за дикорастущими растениями.

В настоящее время ботаники изучают законы жизни растений, их внешнее и внутреннее строение, процессы размножения и жизнедеятельности, распространение по земной поверхности, условия выращивания, взаимосвязи с другими живыми организмами и с окружающей средой.

Теперь о растениях говорят как об основе жизни всего органического мира. В самом деле, живые растения и их отжившие и опавшие части - листья, плоды, ветви, стволы - дают пищу не только человеку, но и животным, грибам и бактериям. Именно растения создают условия для существования всего живого на Земле.

Понимая огромное значение растений, мы должны очень бережно относиться к ним, чтобы сохранить на Земле все их многообразие и богатство. Для этого каждому человеку необходимо хорошо знать ботанику.